往復(fù)擠鐓裝置及其使用方法和應(yīng)用制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種制備超細(xì)晶餅狀材料的往復(fù)擠鐓裝置，其包括上凸模、凹模、下凸模和底座，所述底座可拆卸地設(shè)置于凹模的底部，所述凹模內(nèi)設(shè)有相互連通的上型腔和下型腔，且所述上型腔的底部?jī)?nèi)側(cè)呈具有擠壓口的弧形，所述下型腔的內(nèi)側(cè)也為弧形，上型腔內(nèi)側(cè)的弧形與下型腔內(nèi)側(cè)的弧形的具有相等的半徑。本發(fā)明專利技術(shù)具有如下的有益效果：本發(fā)明專利技術(shù)的凹模縮頸區(qū)采用圓弧過(guò)渡，有效的避免了常規(guī)擠壓中流動(dòng)緩慢而不均勻的擠壓死區(qū)，應(yīng)變分布均勻，晶粒分散性小。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
往復(fù)擠鐓裝置及其使用方法和應(yīng)用
本專利技術(shù)涉及一種塑性成形
的方法，具體是一種制備超細(xì)晶餅狀材料的往復(fù)擠鐓裝置及其加工方法。
技術(shù)介紹
超細(xì)晶材料是集優(yōu)異的強(qiáng)度與良好的塑韌性于一體的高性能材料。而大塑性變形技術(shù)(SPD)具有顯著的晶粒細(xì)化能力，是一種公認(rèn)的制備超細(xì)晶(晶粒大小為100nm-1um)和塊體納米(晶粒小于100nm)材料最有前途的方法。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，技術(shù)專利“制備超細(xì)晶材料的往復(fù)擠壓裝置”(專利號(hào)：ZL200720075526.1)公布了一種往復(fù)擠壓裝置，該裝置能夠顯著細(xì)化晶粒，但是模具結(jié)構(gòu)決定了該往復(fù)擠壓裝置僅限于生產(chǎn)長(zhǎng)徑比小于某特定值的短棒材，難以生產(chǎn)板材或體積較大的塊體材料；當(dāng)?shù)来螖D壓比大時(shí)，坯料容易失穩(wěn)，故道次變形量受到限制；同時(shí)，擠壓死區(qū)難以避免，位于擠壓死區(qū)的材料在加工過(guò)程中流動(dòng)緩慢而不充分，應(yīng)變量明顯小于其他區(qū)域。進(jìn)一步檢索發(fā)現(xiàn)，專利技術(shù)專利“多向復(fù)合式循環(huán)鐓壓裝置及鐓壓方法”(專利號(hào)：ZL201010595910.0)提供了一種生產(chǎn)體積較大的超細(xì)晶塊體材料的大塑性變形加工方法。該方法先利用正向鐓壓裝置將方形截面棒材加工為塊體試樣，然后將該塊狀試樣于側(cè)向鐓壓裝置中重新擠壓為與初始坯料等截面的棒材，如此反復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)超細(xì)晶塊體材料的制備。該方法最明顯的缺點(diǎn)是需要兩套模具配合才能實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)的，在塑性加工過(guò)程中也需要兩臺(tái)壓機(jī)同時(shí)作業(yè),生產(chǎn)設(shè)備利用率低，難以擴(kuò)大生產(chǎn)。此外，利用該裝置加工坯料時(shí)，坯料在正向鐓壓裝置中可達(dá)360°周向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在三維空間中充分流動(dòng)。但是，此時(shí)坯料的周向流動(dòng)屬于無(wú)背壓式自由流動(dòng)，在塑性流動(dòng)分型面處容易開(kāi)裂，即用該裝置生產(chǎn)的塊體材料無(wú)可避免的存在著宏觀裂紋。上述兩個(gè)缺點(diǎn)嚴(yán)重制約了該方法在超細(xì)晶塊體材料中的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種新型且適于大體積餅狀材料生產(chǎn)的大塑性變形裝置及具體加工方法，該方法凹模縮頸區(qū)采用圓弧過(guò)渡，有效的避免了常規(guī)擠壓中流動(dòng)緩慢而不均勻的擠壓死區(qū)，應(yīng)變分布更加均勻；同時(shí)下凸模端部的凹形圓弧型腔能夠提供一定的等效背壓，降低材料在左右分型面處開(kāi)裂的傾向；可用于制備純金屬、合金、金屬間化合物、復(fù)合材料、高分子材料、半導(dǎo)體材料等多種超細(xì)晶餅狀材料。本專利技術(shù)是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：第一方面，本專利技術(shù)公開(kāi)了一種制備超細(xì)晶餅狀材料的往復(fù)擠鐓裝置，其包括上凸模、凹模、下凸模和底座，所述底座可拆卸地設(shè)置于凹模的底部，所述凹模內(nèi)設(shè)有相互連通的上型腔和下型腔，且所述上型腔的底部?jī)?nèi)側(cè)呈具有擠壓口的弧形，所述下型腔的內(nèi)側(cè)也為弧形，上型腔內(nèi)側(cè)的弧形與下型腔內(nèi)側(cè)的弧形的具有相等的半徑。作為優(yōu)選方案，所述凹模的下部還活動(dòng)設(shè)有用于調(diào)節(jié)下凸模高度的墊塊。作為優(yōu)選方案，所述凹模通過(guò)底座上的卡位槽嵌設(shè)在底座上。第二方面，本專利技術(shù)公開(kāi)了一種基于前述的往復(fù)擠鐓裝置的往復(fù)擠鐓方法，其包括如下步驟：S1、預(yù)熱坯料、凹模以及上、下凸模后，將坯料、上凸模和下凸模置于凹模型腔之內(nèi)；S2、對(duì)上凸模施壓，將所述坯料由上模腔壓入下模腔內(nèi)進(jìn)行擠墩操作，直至充型完整；S3、抽離墊塊，取出下凸模和坯料，完成第一道次加工；S4、重復(fù)步驟S1～S3，實(shí)現(xiàn)多道次往復(fù)擠墩。作為優(yōu)選方案，步驟S2中，所述擠墩操作包括如下階段：墩擠前期，坯料在上型腔中發(fā)生充型，同時(shí)通過(guò)擠壓口進(jìn)入下型腔；坯料在下型腔充型完整后，發(fā)生無(wú)死區(qū)擠壓變形，直至坯料接觸下凸模；待坯料接觸下凸模后，在下凸模的作用下向左右兩側(cè)流動(dòng)，發(fā)生鐓粗變形，直至充型完整。作為優(yōu)選方案，所述多道次加工過(guò)程通過(guò)不同的加工路徑得以實(shí)現(xiàn)。作為優(yōu)選方案，所述路徑包括：路徑A，坯料在相鄰兩道次間不進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；路徑B，坯料在相鄰兩道次間繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)90°；路徑C，坯料在相鄰兩道次間繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)180°。第三方面，本專利技術(shù)公開(kāi)了一種如前述的往復(fù)擠鐓裝置在純金屬、合金、金屬間化合物、復(fù)合材料、高分子材料、半導(dǎo)體材料超細(xì)晶餅狀材料制備中的用途。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下的有益效果：1、本專利技術(shù)專利給出一種新型且適于大體積餅狀材料生產(chǎn)的大塑性變形裝置及具體加工方法；2、本專利技術(shù)專利的凹模縮頸區(qū)采用圓弧過(guò)渡，有效的避免了常規(guī)擠壓中流動(dòng)緩慢而不均勻的擠壓死區(qū)，應(yīng)變分布均勻，晶粒分散性小；3、本專利技術(shù)專利在坯料鐓粗過(guò)程中，下凸模端部的凹形圓弧型腔能夠提供一定的等效背壓，降低材料在左右分型面處開(kāi)裂的傾向；4、擠鐓的道次真應(yīng)變可通過(guò)兩圓的半徑以及圓心距的大小進(jìn)行調(diào)控。附圖說(shuō)明通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：圖1為往復(fù)擠鐓模具結(jié)構(gòu)外形圖；圖2為往復(fù)擠鐓模具縱向半剖剖面圖；圖3為凹模、坯料、上凸模和下凸模配合截面圖；圖中：1、上凸模；2、凹模；3、下凸模；4、底座；5、墊塊；6、坯料；7、上型腔；8、下型腔；9、臺(tái)階；10、卡位槽。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本專利技術(shù)，但不以任何形式限制本專利技術(shù)。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本專利技術(shù)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。實(shí)施例1本專利技術(shù)提供的一種制備超細(xì)晶餅狀材料的往復(fù)擠鐓裝置，其結(jié)構(gòu)如圖如圖1、圖2和圖3所示，包括：上凸模1、凹模2、下凸模3、底座4、墊塊5；底座4可拆卸地設(shè)置于凹模2的底部，凹模2內(nèi)設(shè)有縮頸區(qū)，該縮頸區(qū)將凹模2內(nèi)部劃分出相互連通的上型腔7和下型腔8；其中上型腔7的底部?jī)?nèi)側(cè)呈具有擠壓口的弧形；下型腔8的內(nèi)側(cè)也為弧形，上型腔7內(nèi)側(cè)的弧形與下型腔8內(nèi)側(cè)的弧形的具有相等的半徑。上凸模1的下端與凹模2上型腔7的底端配合，而上凸模1的上端與凹模2上型腔7內(nèi)部臺(tái)階9配合，決定上凸模1在加工過(guò)程中的下限位置。凹模2通過(guò)底座4上的卡位槽10嵌設(shè)在底座4上。凹模2的內(nèi)部縮頸區(qū)由半徑相等、圓截面相交的兩個(gè)半圓柱的外輪廓線構(gòu)成，圓弧過(guò)渡有效避免了常規(guī)擠壓中的“死區(qū)”；凹模2型腔厚度控制在0.2～2R(R為半圓柱的圓截面半徑)，可直接制備相應(yīng)厚度的坯料6；道次真應(yīng)變可通過(guò)改變兩相交圓柱圓截面半徑以及圓心距的大小進(jìn)行改變。凸模3的上端與凹模下型腔8的上半部分配合，構(gòu)成一個(gè)可供坯料6填充的圓柱形區(qū)域；下凸模3的幾何凹面會(huì)對(duì)坯料6的側(cè)向流動(dòng)產(chǎn)生側(cè)向壓應(yīng)力，從而降低坯料6在左右流動(dòng)分型面處開(kāi)裂的傾向；下凸模3的圓弧部分設(shè)計(jì)有一定的壁厚，防止下凸模3在加工過(guò)程中發(fā)生斷裂。脫模過(guò)程由可抽拉墊塊5實(shí)現(xiàn)，下凸模3置于墊塊5之上，每道次加工結(jié)束后，抽離墊塊5以及下凸模3即可實(shí)現(xiàn)脫模。多道次加工過(guò)程可以通過(guò)不同的加工路徑得以實(shí)現(xiàn)。加工路徑由相鄰兩加工道次間坯料的相對(duì)位置來(lái)定義：路徑A，坯料在相鄰兩道次間不進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；路徑B，坯料在相鄰兩道次間繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)90°；路徑C，坯料在相鄰兩道次間繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)180°。將幾何尺寸為Φ100mm×20mm的鋁合金試樣6以及上凸模3于電阻爐內(nèi)預(yù)熱至加工溫度(180～300℃)，同時(shí)采用加熱套將裝配好的凹模2以及下凸模3預(yù)熱至相同溫度。預(yù)熱完成后，將坯料6轉(zhuǎn)移到凹模上型腔7內(nèi)，上凸模1置于坯料之上。采用300噸液壓機(jī)將上凸模以1mm/s的速度壓下，對(duì)坯料進(jìn)行擠鐓變形。變形前期，坯料2在上型腔中發(fā)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種制備超細(xì)晶餅狀材料的往復(fù)擠鐓裝置，其特征在于，包括上凸模、凹模、下凸模和底座，所述底座可拆卸地設(shè)置于凹模的底部，所述凹模內(nèi)設(shè)有相互連通的上型腔和下型腔，且所述上型腔的底部?jī)?nèi)側(cè)呈具有擠壓口的弧形，所述下型腔的內(nèi)側(cè)也為弧形，上型腔內(nèi)側(cè)的弧形與下型腔內(nèi)側(cè)的弧形的具有相等的半徑。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種制備超細(xì)晶餅狀材料的往復(fù)擠鐓裝置，其特征在于，包括上凸模、凹模、下凸模和底座，所述底座可拆卸地設(shè)置于凹模的底部，所述凹模內(nèi)設(shè)有縮頸區(qū)，所述縮頸區(qū)將凹模內(nèi)部劃分出相互連通的上型腔和下型腔，且所述上型腔的底部?jī)?nèi)側(cè)呈具有擠壓口的弧形，所述下型腔的內(nèi)側(cè)也為弧形，上型腔內(nèi)側(cè)的弧形與下型腔內(nèi)側(cè)的弧形具有相等的半徑，所述凹模內(nèi)設(shè)有相互連通的上型腔和下型腔，且上型腔底部及下型腔頂部的內(nèi)側(cè)由半徑相等、圓截面相交的兩個(gè)半圓柱的外輪廓線構(gòu)成；所述的下凸模頂部為幾何凹面結(jié)構(gòu)，與凹模下型腔配合，形成完整的圓柱形型腔結(jié)構(gòu)，下凸模的凹面結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)坯料的側(cè)向流動(dòng)產(chǎn)生側(cè)向壓應(yīng)力。2.如權(quán)利要求1所述的往復(fù)擠鐓裝置，其特征在于，所述的凹模內(nèi)部的縮頸區(qū)為圓弧過(guò)渡；凹模型腔厚度控制在0.2R~2R；道次真應(yīng)變可通過(guò)改變兩相交圓柱圓截面半徑以及圓心距的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，R為半圓柱的圓截面半徑。3.一種基于權(quán)利要求1或2所述的往復(fù)擠鐓裝置的往復(fù)擠鐓方法，其特征在于，包括如下步驟...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張利，王渠東，周浩，劉騰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31